Ricardo San Esteban
Micromundo o medio interno
Indudablemente, cuando se habla de la estructura del micromundo debería diferenciársela de aquello que entendemos como el vacío y que algunos consideraban y aún consideran el Cielo.
La estructura del micromundo hasta donde nosotros podemos conocerla es compleja, de muchos niveles y regida por principios generales que actúan a todo nivel, y también por principios específicos, como el de la conservación de la carga bariónica y leptónica, que actúa en algunos niveles. Los principios de conservación ingresan como una necesidad interna en todos los estratos del micromundo y ordenan infinitos procesos que transcurren en millonésimas fracciones de segundo y en milmillonésimas partes de la materia y el espacio.
Si las partículas del micromundo -tal como se afirma en la teoría cuántica- tienen correlación con el vacío físico, conviene deslindar dicho vacío de lo que son los campos y las partículas que lo pueblan.
Vale decir, una cosa es el concepto de vacío, y otra el de las cosas que lo llenan, como ha sido señalado a lo largo de los siglos, inclusive identificando a aquel vacío con el Cielo o el Absoluto. Muy después se dijo que sólo el vacío matemático puede ostentar la categoría de absoluto.
¿Puede ser el Absoluto un “alimento” para los universos paralelos?
La idea de absoluto o Absoluto ha variado y varía de acuerdo a los enfoques que sobre él ha sustentado cada pensador, cada disciplina o cada escuela. El concepto de éter fue desterrado del cuadro físico, y surgió la alternativa de identificar al vacío con el vacío absoluto. Pero fue la mecánica cuántica la que modificó esta concepción.
La idea de que nada hay y nada sucede llegó a contradecirse con los principios básicos de la mecánica cuántica, que no admite el estado de reposo en el sentido pleno o absoluto.
Nosotros compartimos ese principio, pero siguiendo con el razonamiento acerca de la existencia del universo (o de los universos) y su medio, como modos de organización de la materia, y considerando que este medio puede constituir algo que no se identifique con la idea del vacío ya que dicha idea conlleva aspectos mecanicistas o metafísicos y, en última instancia, requiere de la existencia de tiempo y espacio propios de la conocida organización de la materia.
Anteriormente veíamos que la no linealidad que observamos en el universo opta entre varias soluciones posibles, para lo cual el sistema tiene necesariamente que rebasar ciertas dimensiones críticas. Como decíamos más arriba, el metabolismo de un elemento o cuerpo modifica su entorno hasta eliminarlo pero a su vez dicho entorno lo traansforma en otra cosa de sí, lo mata para suplantarlo pero ya con otra calidad.
Por cierto, previo a ello se debe dar un proceso en el cual dicho sistema puede considerarse acabado, pues adquiere un alto grado de autonomía respecto del medio circundante.
Para que esto ocurra -en ese tránsito del sistema dado hacia su homogeinización o identidad plena- se hace necesario que el medio sea inestable, pues tal parece ser la condición sine qua non para el surgimiento y desarrollo de un algo. Si el medio carece de elasticidad e inestabilidad relativa, entonces no hay estructura, el algo no puede ser.
Y no es dable pensar sola o únicamente en la inestabilidad de la materia o de la energía, medidas a través de paquetes. Ni tampoco en la inestabilidad del vacío común, sino en ella asociada de alguna manera a una inestabilidad con el medio. Pero en este caso resulta difícil de explicar la relación entre el Universo y su medio, y asimismo resulta sumamente difícil entender la interacción entre un entorno y un universo con tres o más dimensiones.
Nosotros ya habíamos hablado de un medio -real, material, no espiritual ni mágico- que se hallara organizado de otro modo, quizá de un modo tal que pudiese aparecer como no observable, al menos por ahora.
Se dice que en el vacío actúan necesariamente cuantos de poca duración -virtuales-. Conforme a la electrodinámica cuántica, el vacío sería un estado en el cual continuamente nacerían y se absorberían fotones virtuales, nacerían y se aniquilarían pares virtuales de electrón-positrón, etcétera.
Así pues, en tal vacío sólo serían iguales a cero los valores medios de las magnitudes físicas: tensiones en un campo, número de cargas eléctricas, como expresión de la actividad y necesidades de los principios de conservación. Por cierto, las magnitudes físicas fluctuarían alrededor de dichos valores medios.
Muchos físicos han pensado que este cuadro recuerda al flujo turbulento de un líquido examinado por un observador que se mueve junto al mismo. Nos lleva a un concepto de vacío físico como estado en el que las magnitudes físicas fluctúan, y es sólo en el promedio en donde no hay nada.
Pero resulta que la idea de vacío físico concuerda con la descripción de los medios materiales de la macrofísica, especialmente la descripción de los cuerpos sólidos, y aparece como una variedad especial de los mismos.
En realidad, aquí existe una confusión entre el continente y el contenido. No se puede pensar en el vacío simplemente como un sistema físico prolongado, que posea multitud de grados de libertad, lograda a través del desequilibrio de unas partículas irreales.
Existan o no las partículas virtuales, el vacío no puede ser identificado con ellas. Tampoco puede pensarse como cierto aquello que afirmaba Prigogine, en el sentido de que son las fuerzas de gravedad existentes en ese vacío quienes generan materia.
Cierto comportamiento que ocurre en el vacío físico debería ser propio de él y no prestado, analizando no solamente los distintos tipos de interacción fuerte a débil. Los mismos principios dinámicos y las propiedades de aislamiento o superconducción, que son válidos para los cuerpos físicos del macromundo, actúan de modo específico también en el vacío físico pero también interactúan con éste.
Por ello se debería pensar en un condicionamiento mutuo de las partículas y, a su vez, de éstas con el medio y con los principios de conservación y las propiedades del vacío. Para tal fin resultaría imprescindible la existencia de los agujeros de gusano como conductores “dentro•” del vacío físico constituyendo, sin duda, un estado en el que aparecen leyes dinámicas y probabilísticas, enlazando al mundo en todos sus niveles e, inclusive, en los diversos modos de organización de la materia.
La existencia de la simetría CPT y la alteración espontánea de la misma ha sido objeto de controversias. La invariabilidad de las leyes de la física durante la transición de las partículas a antipartículas, la invariancia de la carga, determinada por los principios de conservación, también. Se dijo que la sustitución de partículas por antipartículas denominada operación de carga C y la transformación de cierto proceso físico de una manera equivalente a la visión del mismo en un espejo, llamada reflexión especular C es de dudosa existencia. Además, que la permuta del estado inicial y final de las partículas, la operación de inversión del tiempo T dada como irrefutable, y la misma idea de invariancia de las respectivas transformaciones de la simetría sufrieron y siguen sufriendo rudos golpes. Ello ocurrió a partir de la comprobación de que la paridad de las partículas en el espacio se quebranta bajo la transformación beta, o sea, débil.
Bajo este reflejo especular, los procesos físicos transcurren de distinta manera a como lo harían en los iniciales, pues la invariancia P resultaría ser una simetría aproximada. Aproximado es también el carácter de la simetría C de partículas y antipartículas. Las probabilidades de desintegración de las partículas y antipartículas, al pasar a un estado final, deben diferir, con lo cual se concluye que esto asegura la supervivencia de las partículas sobre las antipartículas y que la materia predomine sobre la antimateria. Se piensa, así, que hasta nuestra propia existencia obedece a una pequeñísima alteración de la simetría entre partículas y antipartículas. El parto y posterior alimentación, en fin, lo que suele denominarse la creatividad, se relaciona con la destrucción de la simetría C y CP y la aparición de una nueva simetría más compleja.
Pero aún no se ha hablado del papel del medio como tal, y de este medio que indudablemente, no sólo se halla poblado de elementos inestables, sino que él mismo lo es, pero de otro modo.
En ese sentido, es dable pensar que los estados asimétricos que surgen en los sistemas físicos -pese a la simetría de las condiciones iniciales y a las interacciones elementales que son responsables de la marcha del proceso- tienen algo que ver con el comportamiento del medio que le otorga algún tipo de organización distinta a la del Universo en todos sus niveles.
En tal sentido, conviene pensar al vacío como un elemento distribuido entre y fuera del Universo de una manera homomorfa o de correspondencia no lineal.
El dilema que esto plantea no es nuevo. Parménides, Espinosa, etc. negaron la posibilidad de que el Ser (o la sustancia absoluta) se particularizara en lo negativo y finito. Leucipo, Demócrito, Epicuro y otros buscaron unificar el Ser de Parménides con la evidencia del mundo físico. En este sentido, los atomistas quisieron descubrir en toda su extensión el principal contenido de la idea de individuo, forma, en relación con la indivisibilidad, siendo esta última base esencial de la naturaleza. Recordemos que Heisenberg, al referirse a este problema, decía que cuando se lleva hasta sus últimas consecuencias lógicas la idea de la unidad de principio se llega al ser no sustancial, inmutable e infinito, el cual no puede explicar por sí mismo toda la diversidad infinita de cosas, independientemente de que consideremos material o no a este ser.
Unificación de la gravedad con las fuerzas electronucleares. Materia oscura y supercuerdas
Precisamente, los métodos científicos generales buscaron y buscan la explicación de la unidad del mundo a través de la unificación de las fuerzas fundamentales. Esos fueron quizá los desvelos y las aspiraciones más grandes de Faraday y de Einstein.
Desvelos y aspiraciones que se paralizaron a raíz de las infinitudes que muestra la teoría de la gravedad en cuanto se encaran con ella cálculos de orden superior, tal como constatara en su momento Paul Dirac.
Si bien pronto surgió la idea de la supergravedad y otras que disminuyeron la importancia de algunas de tales infinitudes, otras continuaron insolubles.
La conformación galáctica en modelos de universo que incluyen diversas ideas de materia oscura muestra filamentos y cadenas. En dicho modelado se prevén ecuaciones de puntos expresando galaxias ubicadas en una trama cúbica tridimensional uniforme.
A partir de allí se realiza lo que numéricamente constituye un ligero desplazamiento de estas galaxias abstractas, interaccionando desde sus posiciones de partida según la ley de gravedad y sincronizándose con la trama que simula la expansión del universo.
Las interacciones entre estas galaxias abstractas pueden ser alteradas introduciendo los efectos que produciría la presencia de la materia oscura templada, fría o caliente. Se obtiene así, a través de simuladores del movimiento galáctico un cálculo sobre la forma en que debería comportarse la materia en un universo dominado por WIMPs. Objetos con masas se habrían formado rápidamente en un lapso que va desde cien millones hasta un billón de veces la masa del sol, en un universo de CDM, y éste sería el lapso de masas en el que se hallan las galaxias observadas.
Se entiende que estas galaxias se han formado a partir de fluctuaciones de densidad local en el océano de WIMPs provocando hiatos gravitatorios que atrapan al material bariónico.
La teoría también establece que a medida en que los hiatos van llenándose de material bariónico se comienzan a formar estrellas, y que la interacción gravitatoria entre el material bariónico y la materia oscura de lo que ahora es un halo galáctico da lugar a una velocidad orbital de la galaxia en desarrollo, velocidad que es precisamente la misma a lo largo de todo su disco.
Se presume que la radiación cósmica de fondo es muy uniforme, con apenas desviaciones, y que dejó de interaccionar con la materia cien mil años después de ocurrido el inicio del actual sistema materia. De allí se concluye que los vacíos no pueden hallarse enteramente vacíos ya que diez o veinte mil millones de años es poquísimo tiempo como para limpiarlos y dar lugar a este universo tan inarmónico como parecería serlo. En efecto, la distribución de masa -como ya hemos señalado- no concuerda con la distribución de luz y las galaxias se han formado solamente donde las fluctuaciones de densidad alcanzaron su máxima.
La mayor parte de la materia, pues, ni brilla ni es visible. Constituye un vasto mar casi monótono, uniforme, que apenas si presenta de cuando en cuando mínimos islotes galácticos.
Las simulaciones en la computadora pueden acercarse o reproducir las características observadas en la distribución de galaxias brillantes, pero únicamente si la materia que las rodea es materia oscura fría y no caliente.
De todas maneras, aquí solamente se pueden considerar dos modelos de universo, abierto o cerrado.
El primero de ellos sería el de universo abierto, con õ=0.2 y en tal caso las galaxias constituirían un excelente indicador de masa. En el segundo, õ=1, el parámetro de Hubble poseería un valor de 50 km/s/Mpc y las galaxias deberían agruparse más fuertemente que la materia oscura.
Ultimamente se está imponiendo la idea de un universo cerrado, aun cuando persistan enormes regiones de incertidumbre.
Más recientemente, se ha planteado la teoría de las cuerdas cósmicas, al postularse que las entidades fundamentales de la física no resultan partículas semejantes a puntos, sino que consisten en cuerdas que realizan saltos de dimensiones finitas de la longitud de Planck.
Se ha dicho que tales cuerdas vibrarían tal como las de un violín y darían nacimiento a los conocidos espines de las versiones simétricas y supersimétricas.
La física modificaría su visión del micromundo al pensar que las entidades fundamentales ya no se manifestarían a la manera de Demócrito (partículas como pelotitas o en forma de puntos) sino que lo harían como minúsculas cuerdas. La matemática que se aplica en estos casos es la bidimensional de Riemann, la matemática de la superficie; el espacio tiempo cuadrimensional resultaría aquí un concepto secundario.
En realidad debe señalarse que se piensa a estas cuerdas como puntos matemáticos que no ocupan espacio aunque accionan en el rango de los campos de fuerza.
Esta teoría presenta inconvenientes muy grandes, pero -luego de los trabajos de Green y Schwarz en 1984- se pensó en un espacio tiempo decadimensional con una teoría de supercuerdas única.
En ella, la teoría de la gravedad de Einstein aparece como una subunidad especial. El espacio tiempo que surge de aquélla -decadimensional- resulta una compactificación a la manera de Kaluza-Klein de seis dimensiones espaciales que exigiría un aterrizaje a las cuatro dimensiones de un espacio tiempo realista. También se necesita descender desde la masa pláncktica de 1020 masas de protón a 102 masas de protón características de las partículas W y Z.
Infortunadamente, la unicidad de las diez dimensiones que hacía tan atractivas las teorías de las cuerdas no se sostiene cuando uno pasa a las cuatro dimensiones, pues resulta infinito el número de teorías que aparecen igualmente viables.
Este es uno de los estrangulamientos teóricos que enfrenta la idea de las cuerdas, a parte del dilema experimental básico de construir un collider con energía de Planck de diez años luz de largo.
Los investigadores se preguntaban sobre si las cuerdas pueden permitir construir la teoría del todo (Theory of Everything, TOE), al combinar las partículas fuertes conocidas, los quarks y los leptones, los mensajeros que conocemos y las partículas de Higgs más sus interacciones.
Si esto resultara, la teoría de las cuerdas representaría la culminación de los esfuerzos para unificar las fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Sin embargo, el curso actual de las investigaciones parece indicar que no podrá ser, puesto que la teoría del todo y la de la infinitud se ven trabadas por la problematicidad de la realidad y de la verdad.
Además de las limitaciones que padece el homo sapiens -y que ya hemos descripto someramente- existen impedimentos lógicos y gnoselógicos para explicar la unidad del mundo a partir solamente de la física. Es conocido -aunque sólo en parte-, por ejemplo, el papel de la química y de la biología en torno a la conexión esencial existente en la naturaleza. y sobre todo, habría de tenerse en cuenta la posible teleología relacionada con el enfoque sistémico.
Por otra parte, se sabe que la unidad gnoseológica de los métodos científicos generales, su interrelación e interdependencia -tanto en el plano genético como en el de contenido- están determinadas internamente por los procesos de matematización y cibernetización del conocimiento científico contemporáneo.
Sin embargo, tampoco creemos que las matemáticas y la cibernética puedan -ellas solas- describir y menos explicar al mundo, del mismo modo que Espinosa pensaba deducir la naturaleza del universo a partir de axiomas evidentes de por sí.
No se puede ignorar, con todo, que el emparentamiento estrecho entre los medios matemático-deductivos (rigurosamente teóricos) y los experimental-descriptivos del conocimiento y de las disciplinas científicas de carácter semejante provocó un desarrollo de métodos matemáticos, de la lógica y de la cibernética, que se transformaron así en métodos científicos generales. La incertidumbre de la verdad surge con mucha fuerza y se asienta, por una parte, en las limitaciones del homo sapiens y por la otra, en el comportamiento de la propia realidad objetiva. Niels Bohr solía decir que lo opuesto de una verdad profunda también puede ser una verdad profunda, cosa que -con otras palabras- ya habían señalado Hegel y los antiguos dialécticos.
Pero el interrogante profundo se halla en descubrir la teleología o el fin último del Universo y, en ese sentido, pensar en la pugna que se desarrolla entre este Universo y su medio, en una confrontación metabólica formidable y de la cual ya sabemos que, a la larga, habrá un vencedor. Pero no por ello ocurrirá la muerte de todo lo existente, sino solamente un cambio cuyo resultado consistirá en el nacimiento de un mundo con otra organización más compleja o elevada.
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